[发明专利]一种对多孔介质的孔隙空间进行孔喉分割的方法及装置

说明书

一种对多孔介质的孔隙空间进行孔喉分割的方法和装置，方法包括如下步骤：获取数字岩心二值化图像并去除异常体素点；采用分水岭算法确定孔和喉的中心位置；基于局部孔隙结构的流动阻力特性确定孔隙空间中体素点的归属；根据组成单个孔、喉的体素点计算其几何参数。本发明完全基于局部孔隙结构的流动阻力实现孔‑喉分割，具有明确的物理意义且不包含任何可调参数，克服了现有方法的不足。本申请抽取的孔隙网络能可靠、准确地预测多孔介质单相、两相流动规律，对揭示孔尺度流动机理、指导油气藏开发具有重要意义；此外，本申请可捕捉孔、喉间渐缩‑渐扩的孔隙结构特征，为研究多孔介质中渐变结构对于流动的影响奠定基础。

技术领域

本文涉及图像处理领域，尤指一种对多孔介质的孔隙空间进行孔喉分割的方法及装置。

背景技术

多孔介质渗流广泛存在于自然界与工业生产中，如生物体内血液流动、油气开发、地下污染物治理等，数字岩心技术结合孔隙网络模型是预测多孔介质渗流特性的有效手段。数字岩心是对多孔介质孔隙空间进行3D成像和几何重建生成的数字图像，该图像由二值化的体素点集合表示(1表示属于孔隙空间的体素，0表示属于岩石基质的体素)，能较真实地反映岩心孔隙的空间分布和形态特征。孔隙空间中尺寸较大、主要起容纳作用的空穴被称为孔隙体，简称为孔；尺寸狭窄、限制流动的通道则被称为喉道，简称为喉。孔隙网络模型采用理想化的几何体代表孔和喉，可快速、有效地模拟多孔介质内的渗流现象。

相关技术中孔-喉分割的方法往往包含可调参数且物理意义不清晰，这难以保证孔-喉分割的合理性与可靠性。因此，需要一种能够合理地分割孔喉结构的方法。

发明内容

以下是对本申请详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制保护范围。

本申请实施例提供了一种对多孔介质的孔隙空间进行孔喉分割的方法，能够在不包含任何可调参数的条件下实现孔喉分割，而且获得的孔喉分割结果具有明确的物理意义，能反映真实孔隙结构的流动特性，提高了孔喉分割的准确度。

本申请实施例提供了一种对多孔介质的孔隙空间进行孔喉分割的方法，包括：

获取多孔介质的孔隙空间的灰度图像，并对该灰度图像进行数据处理得到二值化图像；

将所述二值化图像转换为距离地图，确定所述距离地图中每个孔和喉的中心位置，得到一个或多个孔喉结构；其中，所述距离地图是与所述二值化图像具有相同形状的矩阵，矩阵中每一个元素代表二值化图像中对应位置上的体素点到最近壁面的距离；

对于所确定的每个孔喉结构，分别进行如下操作：

根据多孔介质的内渗流的雷诺数值，由该孔喉结构得到两个孔喉子结构；其中，每个孔喉子结构中包含一个孔、喉的中心位置和至少部分喉；

分别根据每个所述孔喉子结构中孔和喉的中心位置以及切割后的流动阻力关系，确定每个所述孔喉子结构中孔和喉的边界；

根据所述边界对每个所述孔喉子结构中的孔和喉进行分割。

可选的，对多孔介质的孔隙空间进行孔喉分割的方法，还包括：

根据所述边界对该孔喉结构中的孔和喉进行分割后，提取每个分割后的孔、喉的几何参数；所述几何参数包括半径、传导长度、形状因子。

可选的，所述对灰度图像进行数据处理得到二值化图像，包括：

对所述灰度图像进行滤波处理和降噪处理，去除所述孔隙空间中的多个异常体素点，得到二值化图像。

可选的，所述将所述二值化图像转换为距离地图，确定所述距离地图中每个孔和喉的中心位置，包括：

将所述二值化图像转换为距离地图，对所述距离地图进行高斯滤波处理和最大值滤波处理，确定距离地图中局部极大值点对应的多个体素点；